DÉFAUTS D'IRRADIATION LIÉS A L'IMPLANTATION DANS LE MICA MUSCOVITE

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Submitted on 1 Jan 1973

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DÉFAUTS D’IRRADIATION LIÉS A

L’IMPLANTATION DANS LE MICA MUSCOVITE

E. Dartyge

To cite this version:

E. Dartyge. DÉFAUTS D’IRRADIATION LIÉS A L’IMPLANTATION DANS LE MICA MUS- COVITE. Journal de Physique Colloques, 1973, 34 (C5), pp.C5-83-C5-84. �10.1051/jphyscol:1973516�.

�jpa-00215303�

JOURNAL DE PHYSIQUE Colloque C5, suppliment au no 11-12, Tome 34, Novembre-Dkcembre 1973,page C5-83

DEFAUT s D'IRRADIATION LIE s A L'IMPLANTATION DANS LE MICA MUSCOVITE

E. DARTYGE

Laboratoire de Physique des Solides (*) UniversitC Paris-Sud, 91405 Orsay, France

R6sumB. - Des Cchantillons de mica irradiCs par des ions lourds de grande 6nergie sont observCs par des mesures de diffusion de rayons X aux petits angles. On observe la prksence de dCfauts ponctuels et de dCfauts Ctendus, dont le rayon est de l'ordre de 20 8.

Abstract. - Muscovite mica samples irradiated with high energetic heavy ions are studied by small angle scattering of X rays. Point defects are created, and also larger defects of about 20 A radius.

Nous avons Ctudi6 la formation de dCfauts liCs B I'implantation d'ions de grande Cnergie dans des Cchantillons de mica muscovite monocristallin [I].

Ces dtfauts diffusent les rayons X au voisinage du faisceau direct. La mesure du pouvoir diffusant de I'tchantillon en fonction de I'angle de diffusion permet d'obtenir la taiIle des dCfauts et, B condition de connaitre leur densit6 Clectronique, de dCterminer leur concentration [2]. Les Cchantillons ttudits ont 2 - CtC irradiCs par des ions krypton, argon, nCon, d'Cner- gie 1 MeVlnuclCon et par des ions oxygene d'tnergies 2 et 5 MeV/nuclCon. L'Cpaisseur des Cchantillons est infkrieure au parcours des ions pour sCparer les effets d'irradiation de I'implantation. Dans tous les Cchan- tillons, il y a formation de dCfauts ponctuels (dont la taille est infkrieure B 3

A

de rayon). Si I'on suppose que ces dCfauts sont des trous dont le volume est 30

A3,

on peut dCduire la concentration volumique n de ces dCfauts ; on observe alors que nest proportion- 1 nel B la perte d'Cnergie par unit6 de longueur dE/dx de l'ion incident calculCe par Henke et Benton [3]

et au flux d'irradiation p (Fig. I), dans les premiers stades de I'irradiation. Lorsque la dose 9 augmente, on observe une saturation dans le nombre de dCfauts ponctuels pour chaque irradiation.

Dans le cas des irradiations par les ions Kr, Ar, Ne, il y a Cgalement formation de gros defauts loca- lisCs sur le trajet de l'ion 141. Le tableau donne la taille de ces dCfauts en fonction de l'ion incident.

Dans le cas de l'irradiation par des ions Kr, la taille

O

-

^.O

/ , MeV cm2x10"3 , ions/cm2

s

mg

d E x 9

100 200

dx

des dkfauts ne peut &re qu'estimke, car elle est sup&-

rieure & ce qui peut gtre mesure par notre appareil. ^{FIG. 1. -} Variation de la concentration volurnique de defauts ponctuels n en fonction du produit de la perte d'Cnergie de (*) Laboratoire associe au CNRS. l'ion incident par la dose d'irradiation.

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphyscol:1973516

C5-84 E. DARTYGE

1 I ^{I I}

Nature I Perte d'energie u n i t a i r e I D x e

1% ¹

Concentration

h e r g i e d'aprss (2) j (ions/&) I dw 10'3

1 ~ ~ ~ P " p o ~

I I

I I t u e l s %

I I

I j ^I

Kr

i

₄₀ ^I

1 WV/nucl&n I j 7,s x 1012

/

³⁰ j ¹

I I i i

Kr I ^I 2,6

1 @ v / n u c l h j ⁴⁰

/

^{4.5 x 1o13}

I

¹⁸⁰

1

a e x i s i e n c e phase

I I I -rphe+crlstallmi

I

T a i l l e des Concentration des arcs dLfauts ! dLfauts &endus :

) 1 par ion incident

I e t par 10 LI

non n e s b l e j

I

I I I I ! I

0 ₁ WV/nucl&n ^I _I ^I _5,s

1

^1o14 I 1 55

/

1,5 ¹

/

^{absents .}

i

^absents

1

j

! ^{I I I}

I ^3,5

j

^10l4

i

³⁵

1

¹

^/

^{I absents I I absents}

& V / n u c l h

i

I I I

I I I

Pour connaitre le taux de crCation de ces gros difauts, nous devons faire une hypothhse sur leur densit6 Clectronique. Ce sont ces dCfauts qui, par attaque chimique ultirieure B l'irradiation, forment les traces visibles au microscope [4]. I1 faut donc obtenir un nombre minimum de d6fauts par ion incident pour expliquer l'attaque stlective le long du trajet de l'ion.

Pour avoir un nombre suffisant de difauts, la seule hypothhse valable est qu'il n'y a qu'une faible varia- tion de densit6 Clectronique entre le mica et les gros dCfauts. Par ailleurs, pour un flux d'irradiation suffi- samment grand (loi3 ions/cm2 pour les irradiations aux ions Kr, 1014 pour les irradiations aux ions Ne) les 6chantillons de mica deviennent amorphes, comme on peut l'observer sur un cliche de diffraction des rayons X (Fig. 2). On est donc amen6 B conclure que les gros d6fauts sont constituCs par de la matiere amorphe. Le nombre de dCfauts Ctendus par ion incident ramen6 B un parcours de 10 p figure dans le tableau. I1 n'a pu Ctre 6valuC dans le cas des irradia- tions par les ions Kr, car la taille des dCfauts est ma1 connue.

I1 ne semble pas qu'il y ait de relation entre la concen-

FIG. 2. - Cliche de diffraction de rayons X aux grands angles.

Radiation MoKa monochromatique, plaque plane, distance Cchantillon-plaque = 86 mm, temps depose : 24 h.

tration des dCfauts ponctuels et celle des dCfauts Ctendus. Les defauts ponctuels disparaissent par recuit B 300 OC et ne se regroupent pas pour donner des dCfauts Ctendus. Le micanisme de formation des gros difauts reste B Clucider.

[I] DARTYGE, E., LAMBERT, M., sournis a Radiation Effects.

[2] GUINIER, A., Thiorie di Technique de la Radiocristallogra- phie, chapitre XIV (Dunod, kditeur), 1966.

[3] HENKE, R. P. and BENTON, E. V., USNRDL, TR 1102, 1966.

[4] LAMBERT, M., LEVELUT, A. M., MAURETTE, M. and HECK-

MANN, H., Radiation Effects 2 (1970).